教科版高中物理選修3-5課時提升作業(yè)七2.4玻爾的原子模型能級

課時提升作業(yè)七玻爾的原子模型能級(30分鐘50分)一、選擇題(本大題共6小題,每小題5分,共30分)1.(多選)根據(jù)玻爾理論,氫原子中,量子數(shù)n越大,則下列說法中正確的是()A.電子的軌道半徑越大B.核外電子的速率越大C.氫原子能級的能量越大D.核外電子的電勢能越大【解析】選A、C、D。由玻爾理論和氫原子能級圖知量子數(shù)越大,則軌道半徑及總能量越大,電勢能也越大,故A、C、D都正確;當(dāng)軌道半徑變大時電場力做負功,動能減小,因此速率越小,故B錯。2.用紫外線照射一些物質(zhì)時,會發(fā)生熒光效應(yīng),即物質(zhì)發(fā)出可見光。這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷,其能量變化分別為ΔE1和ΔE2。下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A.先向高能級躍遷,再向低能級躍遷,且|ΔE1|<|ΔE2|B.先向高能級躍遷,再向低能級躍遷,且|ΔE1|>|ΔE2|C.兩次均向高能級躍遷,且|ΔE1|>|ΔE2|D.兩次均向低能級躍遷,且|ΔE1|<|ΔE2|【解析】選B。物質(zhì)原子吸收紫外線,由低能級向高能級躍遷,處于高能級的原子再向低能級躍遷,發(fā)出可見光,因紫外線光子能量大于可見光的光子能量,故|ΔE1|>|ΔE2|,B正確。3.氦原子被電離出一個核外電子,形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=54.4eV,氦離子能級的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中,不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A.40.8eVB.43.2eVC.51.0eV D.54.4eV【解析】選B。根據(jù)玻爾理論,氫原子吸收光子能量發(fā)生躍遷時光子的能量需等于能級差或大于基態(tài)能級的絕對值,氦離子的躍遷也是同樣的。因為E2E1=13.6eV(54.4)eV=40.8eV,選項A是可能的。E3E1=6.0eV(54.4)eV=48.4eVE4E1=3.4eV(54.4)eV=51.0eV,選項C是可能的。E∞E1=0(54.4)eV=54.4eV,選項D是可能的.所以本題選B。4.(多選)根據(jù)玻爾理論,氫原子核外電子在n=1和n=2的軌道上運動時,其運動的()A.軌道半徑之比為1∶4 B.動能之比為1∶4C.速度大小之比為4∶1 D.周期之比為1∶8【解析】選A、D。玻爾的原子理論表明:氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動,其向心力由原子核對它的庫侖引力來提供.因為rn=n2r1,所以r1∶r2=1∶4由mvn2rn=k則Ek1∶Ek2=4∶1電子運動的速度vn=ekmrn得v1∶v2由電子繞核做圓周運動的周期Tn=2πrnvn=2πrn故選項A、D正確。5.(多選)關(guān)于氫原子能級的躍遷,下列敘述中正確的是()A.用波長為60nm的X射線照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B.用能量為10.2eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C.用能量為11.0eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D.用能量為12.5eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)【解析】選A、B。波長為60nm的X射線,光子能量E=hcλ=6.63×1034×3=3.32×1018J=20.75eV氫原子的電離能ΔE=0(13.6)eV=13.6eV<E=20.75eV所以可使氫原子電離,A項正確.據(jù)hν=EnEm得,Em1=hν+E1=10.2eV+(13.6)eV=3.4eVEm2=11.0eV+(13.6)eV=2.6eVEm3=12.5eV+(13.6)eV=1.1eV只有Em1=3.4eV對應(yīng)于n=2的狀態(tài),因電子繞核運動時,吸收光子只能吸收能量恰好為兩能級差的光子,所以只有能量為10.2eV的光子可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),B項正確。6.(多選)氫原子的部分能級如圖所示。已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間。由此可推知,氫原子()A.從高能級向n=1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的短B.從高能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C.從高能級向n=3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D.從n=3能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光【解析】選A、D。從高能級向n=1的能級躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為10.20eV,不在1.62eV到3.11eV之間,A正確.已知可見光子能量在1.62eV到3.11eV之間,從高能級向n=2能級躍遷時發(fā)出的光的能量≤3.40eV,B錯.從高能級向n=3能級躍遷時發(fā)出的光只有能量大于3.11eV的光的頻率才比可見光高,C錯.從n=3到n=2的過程中釋放的光子的能量等于1.89eV,介于1.62eV到3.11eV之間,所以是可見光,D對。二、非選擇題(本大題共2小題,共20分)7.(10分)氫原子在基態(tài)時軌道半徑r1=0.53×10-10m,能量E1(1)電子的動能。(2)原子的電勢能。(3)用波長是多少的光照射可使其電離?(已知電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg【解析】(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為v1,則ke2r12=mv12r=9×10(2)因為E1=Ek1+Ep1,所以Ep1=E1Ek1=13.6eV13.6eV=27.2eV。(3)設(shè)用波長λ的光照射可使氫原子電離:hcλ=0E所以λ=hcE1=9.14×10-8m答案:(1)13.6eV(2)27.2eV(3)9.14×10-8【總結(jié)提升】氫原子的能級躍遷與電離(1)氫原子從低能級躍遷到高能級需吸收能量,通常吸收能量的方法有兩種:一種是用一定能量的光子使氫原子躍遷,光子的能量必須等于兩個能級間的能量差;另一種是用一定能量的實物粒子使氫原子躍遷,實物粒子的動能不小于氫原子的兩能級差即可。(2)氫原子發(fā)生電離時,可以吸收光子,也可以與實物粒子發(fā)生碰撞,要使氫原子發(fā)生電離,光子的能量及實物粒子的動能均要大于氫原子的電離能。

8.(10分)將氫原子電離,就是從外部給電子以能量,使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。(1)若要使n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子?(2)若用波長為200nm的紫外線照射氫原子,則電子飛到離核無窮遠處時的速度為多大?(電子電荷量e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量me=0.91×10-30【解題指南】解答本題需明確以下兩點:(1)電離是指使激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n=∞的軌道,氫原子電離吸收的能量最小值等于電離能。(2)電離后電子的動能等于吸收的能量減去電離能后剩下的能量。【解析】(1)n=2時,E2=-13.6所謂電離,就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n=∞的軌道,n=∞時,E∞=0。所以,要使處于n=2激發(fā)態(tài)的原子電離,電離能為ΔE=E∞E2=3.4eV,ν=ΔEh==8.21